宝钢高炉应用激光网格法测量布料规律的实践 - 图文

宝钢高炉应用激光网格法测量布料规律的实践

李军1 高征铠2 蒋星华2

(1．宝钢股份公司宝钢分公司炼铁厂 上海 201900)(2．北京科技大学 北京 100083)

摘 要 宝钢新高炉的炉容均达到了4700 m3以上，在高炉开炉装料过程中，不仅测量了料罐最大装焦量和料流阀的性能参数，而且采用激光网格法与装料同步测量了焦炭和矿石的料流轨迹和最后五批料的料面形状。按照测量得出的曲线和数据校正最后几批料的装料模式，得到了理想的炉料分布和料面形状。本次测量得到的无钟布料的基本规律可以指导高炉生产操作。整个装料和测量时间仅用了 2 4小时，实现了高炉快速开炉和达产的既定目标。 关键词 高炉，装料测量，激光网格，布料规律 1 前言

为了探索本厂设备、原料条件下的高炉无钟布料规律，国内外许多高炉在投产时都进行了开炉装料的实际测量，在开炉装料过程中和投产以后用实测的数据指导布料操作，取得了顺利开炉和迅速达产的效果。以往的测量方法费工、费料，耗时长，延缓开炉时间。

宝钢新高炉(主要指2高炉与4高炉，以下同)的容积均为4700 m3以上，采用了串罐式元料钟炉顶设备。为了充分发挥无料钟布料的优越性，使高炉实现高产、优质、低耗、长寿，需要研究和掌握无料钟布料的基本规律。在高炉开炉装料过程中采用了北京神网创新科技有限公司的激光网格结合摄影与摄像的新方法在线进行了开炉装料测量。由于有4号高炉开炉装料测量的经验，准备工作充分，经双方人员共同努力，顺利地完成了开炉装料测量工作，取得了满意的结果。根据宝钢2高炉的实际情况和快速装料开炉的要求，实际装料和测量过程总共用了24小时。

2 开炉装料测量的内容和方法 2．1 高炉开炉装料测量的内容和过程

宝钢新高炉均采用的是串罐式无钟炉顶，为了考察开炉使用的原料的布料特性，根据开炉装料测量研究方案的要求，开炉装料测量的内容如表1所示。

2．2 高炉开炉装料测量的过程

宝钢新2高炉开炉装料测量工作从2006年12月4日开始，至2006年12月6日结束，整个装料和测量过程一共用了24小时。由于准备工作充分、装料测量计划周密，各方配合密切，整个装料过程和测量工作有序进行，顺利地完成了炉料填充及装料测量的预定任务。

3 测量装置

3．1 激光网格的设计与安装

根据本次测量的需要设计了宝钢新高炉炉内激光网格，见图1。

3．1 激光器的安装

根据生成炉内激光网格的要求设计制造了专用二十束激光发射器。在溜槽检修孔和对面的小人孔处相对安装两台激光发射器。两台激光器发出的40束激光在高炉内交织成所需要的激光网格。安装在小人孔上的激光发射器和形成的炉内激光网格见图2。

3．2 摄像机和图像采集系统

采用摄影、摄像技术，在高炉装料时录制和拍摄炉内以激光网格为背景的料流和料面图像，人员不用进入炉内就能进行测量作业，降低了人员的劳动强度，提高了测量效率。开炉测量作业与高炉装料同步进行，开炉装料测量时间大为缩短。这种测量方法对布料过程和料面没有干扰，测量结果记录了无钟布料的真实状况，大大提高了测量的准确性。

摄像系统由微型摄像机、录像机、监视器和电脑数字图像采集系统等部分组成。点火孔处安装的固定摄像机见图3。摄像机通过视频电缆与录像机连接，摄制的图像录制在录像带和电脑硬盘上。操作人员可以通过监视器观察布料的全过程，并根据需要对摄像头的位置进行调整。录像机和电脑数字图像采集系统见图4。

用摄像机拍摄的两台激光发生器在2号高炉炉内织构出激光网格和料面的图像见图5。用计算机对录制存储的图像进行分析和数据处理得到料流轨迹和料面形状的数据。

3．2 送风和排尘装置

在高炉装料过程中产生大量粉尘，这些粉尘会影响测量时摄像和摄影的效果。在装料后期，由于浓厚的粉尘遮挡住光线，摄不到满意的炉内图像。为了保证2号高炉快速装料和测量，在2号高炉安装了送风和排风装置。本次测量中，在炉顶四个上升管的检修孔处各安装了一台Ф600风机排尘，同时在溜槽检修孔安装了两台风机向高炉内送净风。图6是安装在炉顶溜槽检修孔处向高炉内送清洁风的轴流风机，图7是安装在炉顶上升管处的向外排出粉尘的轴流风机。测量实践表明，采用送净风及排尘措施能加速排尘、改善摄像的画面质量。

4 测量结果

4．1高炉料罐的最大装焦量和FCG曲线的测定

料罐容量标定可以测定料罐的实际最大装焦量，确定最大批重。宝钢2#高炉的下料罐容积为80m3，最大装焦量的标定结果为43．35吨。此次测量料罐最大装焦量时的罐内焦炭装填情况见图8，上密阀完全开启的图像见9。由图8和图9中可见料面上方有上密阀运动的空间，均、排压管道也在料面的上方装料过程中测定了焦炭与矿石的排料流量与料流调节阀开度的FCG曲线，确定了合适的调阀性能关系。

4．2 焦炭和矿石的料流轨迹曲线

用炉顶点火孔处安装的摄像机摄取以激光网格为背景的料流轨迹图像，同时录制到录像带和电脑硬盘上。采集料流通过激光网格时的图像，用计算机处理所采集的图像，得到不同角度的料流轨迹曲线和数据。 焦炭和矿石的料流通过激光网格的图像见图10、图11。 焦炭和矿石的料流轨迹测量结果见图12、图13。

4．3 焦炭和矿石的料面形状

高炉的料面形状和径向矿焦比的分布，是影响煤气流分布的主要因素。通过测量矿石、焦炭的料面形状可以了解料层厚度和炉料在径向上的矿焦比分布情况。 按照测量得出的料流轨迹曲线和数据校正最后几批料的装料模式，得到了理想的炉料分布和料面形状，为顺利开炉和快速达产创造了有利条件。

从第69批开始进行料面形状测量。每次装完料后，用排风扇排出炉内的粉尘。等到炉内料面和激光网格能看清楚时，用摄像机和数码相机摄录下激光网格与料面交点的图像，经过图像处理得到高炉内的料面形状的数据。本次测量共摄录了最后5批料的9个料面形状的影像资料。

现场拍摄的料面形状照片见图14、图15，料面形状的测量结果见图16。

5 高炉开炉实绩

高炉开炉后一流指标的实践过程是一个由开炉技术和高炉强化冶炼技术的综合演变结果，且存在着明显的变化规律和特殊性。

高炉的开炉结果状况离不开设备条件、操作水平和生产物流的平衡要求。基于高炉操业技术的进步和诸多因素的影响，产生了如图17所示的高炉开炉快速高产实绩推移曲线。二座高炉均成功实现了快速达产目标，且二高炉的达产时间较四高炉达产提前了2天，这是宝钢六次开炉中最好的水平。

宝钢高炉开炉后的快速喷煤比提升过程主要分成三个阶段：首先是高炉送风后第三天的投入喷煤阶段，其次是煤比稳步提升阶段，并经过喷煤设备的磨合期和操业制度的优化调整，最后实现200k g／t以上的稳定阶段，有关宝钢新高炉快速喷煤和提升过程见图18所示。二高炉的喷煤比的提升速度和高煤比水平较四高炉均有明显的提高。

6 结论

①2005年4月和2006年12月宝钢新高炉采用激光网格结合摄像和数码摄影新方法进行了开炉装料测量，均取得了满意的测量结果。 ②通过测量不仅得到了料罐最大装焦量，而且还确定了合适的调阀性能关系。

③用激光网格作为参照系，取得了溜槽在不同角度时焦炭、辅料和矿石的料流轨迹图像。通．过计算机对图像进行处理，得到了料流轨迹的曲线和数据。 ④用激光网格作为参照系，获得了最后五批料料面形状的图像，通过计算机处理得到了最后5批料的九个料层的料面形状图和数据。

⑤按照测量得出的料流轨迹曲线和数据校正最后几批料的装料模式，得到了理想的炉料分布和料面形状，为顺利开炉和快速达产创造了有利条件。 ⑥整个装料和测量时间仅用了24小时，实现了宝钢新高炉快速开炉的既定目标。

⑦本次测量得到的无钟布料的基本规律可以指导高炉生产操作，为编制高炉布料数学模型奠定了基础。 ⑧通过开炉料填充方法的调整和高炉操作技术的优化，新高炉均实现了快速达产达标的目标。

6 结论

①2005年4月和2006年12月宝钢新高炉采用激光网格结合摄像和数码摄影新方法进行了开炉装料测量，均取得了满意的测量结果。 ②通过测量不仅得到了料罐最大装焦量，而且还确定了合适的调阀性能关系。

③用激光网格作为参照系，取得了溜槽在不同角度时焦炭、辅料和矿石的料流轨迹图像。通．过计算机对图像进行处理，得到了料流轨迹的曲线和数据。 ④用激光网格作为参照系，获得了最后五批料料面形状的图像，通过计算机处理得到了最后5批料的九个料层的料面形状图和数据。

⑤按照测量得出的料流轨迹曲线和数据校正最后几批料的装料模式，得到了理想的炉料分布和料面形状，为顺利开炉和快速达产创造了有利条件。 ⑥整个装料和测量时间仅用了24小时，实现了宝钢新高炉快速开炉的既定目标。

⑦本次测量得到的无钟布料的基本规律可以指导高炉生产操作，为编制高炉布料数学模型奠定了基础。 ⑧通过开炉料填充方法的调整和高炉操作技术的优化，新高炉均实现了快速达产达标的目标。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/cver.html